Windows程序运行原理

Windows程序运行原理

1.应用程序，操作系统，硬件之间的关系

这里涉及到消息及消息队列, 操作系统是通过消息机制(Message)来将感知到的事件传递给应用程序的。

操作系统将每个事件都包装成一个称为消息的结构体MSG来传递给应用程序。

操作系统对事件做出反应的过程就叫做消息响应

typedef struct tagMSG {     // msg
   HWND hwnd;
   UINT message;
   WPARAM wParam;
   LPARAM lParam;
   DWORD time;
   POINT pt;
} MSG;

2.Windows API

Windows操作系统提供给应用程序编程的接口(Application Programming Interface),简称Windows API

3.窗口句柄

说白了,窗口句柄就是资源的一个标识，也可以看成是一个指针，操作系统要管理和操作这些资源，都是通过句柄来找到对应的资源。按资源的类型，又可将句柄细分成图标句柄（HICON），光标句柄（HCURSOR），窗口句柄（HWND），应用程序实例句柄（HINSTANCE）等等各种类型的句柄。

操作系统给每一个窗口指定的一个唯一的标识号即窗口句柄，在程序中窗口句柄HWND是经常使用的

4.WinMain函数

操作系统调用WinMain函数来启动我们的应用程序，所以了解这个函数是很有必要的。

我们在MSDN中查看这个函数的定义：

int WINAPI WinMain(         //windows入口函数
  HINSTANCE hInstance,      // handle to current instance
  HINSTANCE hPrevInstance,  // handle to previous instance
  LPSTR lpCmdLine,          // command line
  int nCmdShow              // show state
)

5.Windows窗口的创建过程

具体可以分为下面的几个步骤：

1.设计窗口类

    //设计窗口类
    WNDCLASS wndcls;//窗口类的结构体变量
    wndcls.cbClsExtra = 0;//类加载的额外的空间，一般为0
    wndcls.cbWndExtra = 0;//窗口的额外分配空间，一般为0
    wndcls.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(BLACK_BRUSH);//画刷句柄
    wndcls.hCursor = LoadCursor(NULL,IDC_CROSS);//光标句柄，NULL表示使用标准的一套，后面的参数表示具体的某种
    wndcls.hIcon = LoadIcon(NULL,IDI_ERROR);//图标句柄，NULL表示使用默认的一套，后面的参数表示具体的某种
    wndcls.hInstance = hInstance;//窗口句柄
    wndcls.lpfnWndProc = WinSunProc;//回调函数
    wndcls.lpszClassName = "HelloWorld";//窗口名称
    wndcls.lpszMenuName = NULL;//菜单的名字
    wndcls.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;//窗口的风格，采用位相或的方式增加功能

2.注册窗口类

RegisterClass(&wndcls);//注册窗口

3.创建窗口类

//创建窗口之前必须定义窗口的句柄-标识窗口
    HWND hwnd;
    //创建窗口
    hwnd = CreateWindow(
        "HelloWorld",//类的名称，与之前创建的WNDCLASS名称相同
        "MyFirstMFCApp",//窗口名称
        WS_OVERLAPPEDWINDOW & ~ WS_MAXIMIZEBOX/*去掉最大化按钮*/,//窗口的默认属性，层叠菜单，系统菜单，最小最大化按钮，使用二进制位相或的技术
        0,//窗口左上角x坐标(指定缺省值CW_USEDEFAULT，则设置y坐标的值被忽略)
        0,//窗口左上角y坐标
        600,//窗口宽度(指定缺省值CW_USEDEFAULT，则设置高度的值被忽略)
        400,//窗口高度
        NULL,//父窗口句柄，没有父窗口设置为NULL
        NULL,//菜单句柄，没有菜单设置为NULL
        hInstance,//当前程序实例的句柄
        NULL);//暂时不要求这个参数

4.显示窗口类

ShowWindow(hwnd,SW_SHOWNORMAL);//窗口句柄，显示状态(最大化，最小化，正常显示)

5.更新窗口类

UpdateWindow(hwnd);//更新窗口

6.开启消息循环

    MSG msg;
    //操作系统为每一个程序分配一个消息队列
    /*
    当GetMessage函数从线程的消息队列中得到WM_QUIT消息后，返回0，程序即刻退出
    当GetMessage函数从线程的消息队列中得到的不是WM_QUIT，返回非0，继续循环接收消息
    */
    //从消息队列中取出消息:消息变量，所有消息，消息的开始(0接收所有消息)，消息的结束(0接收所有消息)
    while(GetMessage(&msg,NULL,0,0))
    {
        TranslateMessage(&msg);//转换相应的消息(WM_CHAR消息)
        DispatchMessage(&msg);//派发消息给操作系统，操作系统再调用用户编写窗口时自定义的窗口回调函数-WinSunProc
    }

7.Windows窗口的回调函数

下面是一张Windows消息循环的运行原理图,能够帮助我们更好的理解消息的处理过程:

可以看出，最后调用的窗口回调函数是我们自己定义的，这就为我们如何处理消息提供了我们想要的方式。

下面是窗口回调函数(过程函数)的定义

LRESULT CALLBACK WinSunProc(//窗口过程函数--又称为窗口回调函数
  HWND hwnd,      // handle to window 窗口句柄
  UINT uMsg,      // message identifier 消息句柄
  WPARAM wParam,  // first message parameter 第一个消息附加参数
  LPARAM lParam   // second message parameter 第二个消息附加参数
)
{
    switch(uMsg)//判断消息类型
    {
    //键盘按下消息
    case WM_CHAR:
        char szChar[20];
        sprintf(szChar,"char is %d",wParam);
        //窗口句柄, 消息文本, 对话框标题, 对话框类型(0代表MB_OK只有一个确定按钮，MB_YESNO有确定和取消按钮)
        MessageBox(hwnd,szChar,"Hello",0);
        break;
    //鼠标左键按下消息
    case WM_LBUTTONDOWN:
        MessageBox(hwnd,"mouse clicked","Hello",0);
        HDC hdc;//自动确定平台驱动设备类型
        hdc = GetDC(hwnd);//参数是窗口句柄(相当于把窗口当画布)，获取DC句柄，负责显示
        //输出文本函数：dc句柄,文本的开始x，y坐标，文本，字符串长度
        TextOut(hdc,0,50,"Hello",strlen("Hello"));
        //释放DC，DC是系统内部维护的数据结构，不释放会导致内存泄露
        ReleaseDC(hwnd,hdc);
        break;
    //屏幕重绘消息
    case WM_PAINT:
        HDC hDC;
        PAINTSTRUCT ps;
        //为指定的窗口绘画
        hDC=BeginPaint(hwnd,&ps);//**只能在WM_PAINT中使用**
        //将文字一直保存在窗口上
        TextOut(hDC,0,0,"Hello",strlen("Hello"));
        //结束绘画，释放DC
        EndPaint(hwnd,&ps);//**只能在WM_PAINT中使用**
        break;
    //窗口关闭消息
    case WM_CLOSE:
        //MessageBox执行成功返回点击的按钮类型信息
        //一定要在这里执行判断
        if(IDYES==MessageBox(hwnd,"是否真的结束？","Hello",MB_YESNO))
        {
            //销毁窗口 发送WM_DESTROY消息
            //这个函数执行完后，窗口就会被销毁
            DestroyWindow(hwnd);
        }
        break;
    case WM_DESTROY:
        //0代表退出码
        /*
        该函数：post一个WM_QUIT消息到线程的消息队列中然后立刻返回
        当GetMessage函数从线程的消息队列中得到WM_QUIT消息后，返回0，程序即刻退出
        当GetMessage函数从线程的消息队列中得到的不是WM_QUIT，返回非0，继续循环接收消息
        */
        PostQuitMessage(0);

        /*
        在DestroyWindow(hwnd);中判断是否结束
        不要在这里执行判断，因为DestroyWindow(hwnd);函数执行
        完毕后，窗口已经被销毁，再判断就没有意义了
        if(IDYES==MessageBox(hwnd,"是否真的结束？","Hello",MB_YESNO))
        {
            PostQuitMessage(0);
        }*/
        break;
    default:
        //对不感兴趣的消息，让系统进行消息的缺省处理，必不可少的处理
        return DefWindowProc(hwnd,uMsg,wParam,lParam);
    }
    return 0;
}

窗口回调函数的指定：

wndcls.lpfnWndProc = WinSunProc;//指定这个窗口类的回调函数为WinSunProc

6.Windows函数调用约定

函数调用约定：规定函数参数传递顺序，栈的清除的规则

VC中的函数调用约定：

__cdecl约定：标准C语言调用约定, VC++编译选项默认使用这种方式

__stdcall约定：

标准调用约定，也称为Pascal调用约定,Delphi使用这种约定

除了可变参数的API以外，都是使用__stdcall约定，

在VC中使用这种调用约定，必须加上CALLBACK宏定义 #define CALLBACK __stdcall

回调函数必须使用__stdcall方式，更加直观的表示该函数是回调函数

7.Windows命名约定

8.变量的位特性

在我们的程序中经常要用到一类变量，这个变量里的每一位(bit)都对应某一种特性。当该变量的某位为1时，表示有该位对应的那种特性，当该位为0时，即没有该位所对应的特性。该变量的多个位为1时，就是多种特性的组合。

例如：

指定窗口的风格为三种类型的组合

style = CS_VREDRAW | CS_HREDRAW | CS_NOCLOSE;

如果去掉其中的某个特性的方式，用取反（~）之后再进行与（&）运算，就能够实现

style & ~CS_NOCLOSE;//去掉最后一个特性

9.Visual C++程序编译过程图解

只要我们编译过程序，那么这个过程就应该不会陌生吧，生成的中间文件时*.obj，生成的目标文件是.exe文件。

总结

我们在编写Windows程序的时候，一定要学会查找MSDN的文档，MSDN是最好的学习资料。